双向可调直流电源的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型主要适用于电磁场供电，磁场约束，直流电机驱动，远程电力传输，磁 控瓣射，激光累浦，电容充放电，电磁场换向等启动功率与运行功率落差较大且要求供电快 速响应领域与恒功率传输领域。
【背景技术】
[0002] 电感线圈直流供电，等离子磁场约束的共同特点就纯电感负载，直流电源给纯感 性负载供电存在一个很大的问题就是启动电流从0开始按照^
)规律增大，增 长到直流电压与电感直流电阻的比值电流（
），因为电感的直流电阻非常小，所W经 过延时后直流电流很大，对于电感线圈来说，电感快速饱和，线圈铁损增加，供电电源相当 于对重载电阻输出，电感线圈的功耗主要是焦耳热损耗(W= I2R)。运是本实用新型要解决 的问题之一。
[0003] 直流电机供电，直流电机在重载启动时，电流经过定子绕组有一定延时，期初电流 为0,转矩为0,等到电流快速增加（
），线圈上的电压快速下降（Zl ^0)，电机无法启动，线圈上的损耗就是焦耳热损耗(W=I2R),电机无法对外提供转矩拖动 势能。
[0004] 磁控瓣射，连续激光累，运类负载是电离气体的负阻负载，启动电压高，启动电流 小，正常工作电压低，电流大，功率等级落差大，关断时电流拖尾严重，虽然脉冲开关关断， 但是因为电容电压变化过程（
），所W线路中电容还要放电（
）， 因为电路中电感电流变化过程是（
），所W还在续流(Il )，磁控瓣射时，工件因 电流拖尾而经常被灼伤，激光累因为电流拖尾而造成切割工件毛刺，所W必须从电源上解 决电流拖尾问题。
[0005] 无极性电容充放电，电磁场换向。电容充电电流方向与放电电流方向相反，电磁场 换向后，电磁铁极性换向，传统的换向是利用电磁继电器换向，运种换向的缺点在于，第一、 触点打弧，经过多次换向后，触点老化。第二、还有换向速度受限，继电器的工作频率最快在 1曲Z左右。第S、还有就是电流电压无法受P丽控制。第四、换向不平稳，交点处控制信号失 真。
[0006] 恒功率(UiIiTi = U212T2)传输:恒功率电源变换与电源换向，在传统电源拓扑结构 中都比较困难，功率恒定范围受限，如果某电源最高电压1000V，最大功率50kW，要恒功率输 出50V，则输出电流为1OOOA，恒功率输出电压1OOV，则恒功率输出电流为500A。输出电流对 于可调电源来说，恒定功率输出尤为重要，所W本实用新型能解决恒功率调节与传输问题。
【发明内容】
[0007]双向可调直流电源，其特征在于:至少包括输入直流电源、恒功率变换装置、H型换 向桥、电流传感器、桥式换向电压采样电路、负载、H桥开关控制器运屯部分级联组成；电流 传感器作为电流检测，桥式换向电压采样电路作为换向电压检测；
[000引输入直流电源分为直流电压源或直流电流源;输入直流电源与H型换向桥，分别连 接在恒功率变换装置的输入或输出端；由输出类型决定输入直流电源的类型，当需要输出 为电压源时，输入直流电源为直流电流源，电流源的输出与恒功率变换装置的输入端并联， 恒功率变换装置的输出端与H型换向桥输入端并联，H桥输出端与负载并联；当需要输出为 电流源时，输入电源为直流电压源，电压源的输出与恒功率变换装置的输入端并联，恒功率 变换装置的输出端与H型换向桥输入端并联，H桥输出端与负载并联;桥式换向电压采样电 路与输出负载并联；
[0009] 恒功率变换装置为一个或由多个恒功率变换单元级联构成的，每个单元包括1个 二极管，1个电感器，1个第一电容器，1个第二电容器，1个电阻器;二极管与电感器串联，电 阻器与第一电容器串联后与二极管并联，电感器不连接二极管的另一端与二极管不连接 电感的另一端之间与第二电容器并联，构成恒功率变换装置的一个单元，二极管的两端是 本单元的输入端，第二电容器的两端是本单元的输出端;相邻两个单元是级联的，也就是前 面单元的输出与后面单元的输入并联;多个单元按照同样的结构级联成恒功率变换装置； 输入电源的输出与恒功率变换装置的二极管并联，输出电源的输入与恒功率变换装置的第 二电容器并联；
[0010] H型换向桥是由4个开关，分别为51、52、53、別与4个快速二极管即分别为01、02、 D3、D4组成，2个开关S2、S4是主功率开关，2个开关Sl、S3是辅助功率开关，S2主功率开关的 输出极与Sl开关的输入极相连，主功率开关S2的输入极与辅助开关Sl的输出极并联在恒功 率变换器的输出端上，运2个开关连接的电路叫左桥臂，左桥臂的公共接点与负载的一端连 接，主开关S4与辅助开关S3按左桥臂的组合方法形成右桥臂且与左桥臂并联，右桥臂的公 共点接负载的另一端;H桥左右桥臂接在恒功率装置输出正端的叫H桥的上臂，接在恒功率 装置输出负端的叫H桥的下臂，左桥臂上臂与右桥臂上臂的开关为主功率开关，左桥臂与右 桥臂下臂的开关是辅助功率开关;在H型桥的4个开关51、52、53、54上分别并联一个快速二 极管01、02、03、04,4个开关51、52、53、54上的控制端分别是:61、62、63、64;
[0011] H型换向桥的4个开关交叉开通，左桥臂上臂主功率开关S2与右桥臂下臂辅助功率 开关S3同时开通之前右桥臂上臂主功率开关S2与左桥臂下臂辅助功率开关Sl必须关断；同 理，右桥臂上臂开关S4与左桥臂下臂开关Sl同时开通之前左桥臂上臂开关S2与右桥臂下臂 开关S3必须关断;交叉导通过程中，上臂的主功率开关S2、S4工作在PWM模式，下臂辅助功率 开关Sl、S3工作在常闭状态；
[0012] H型换向桥是由4个开关Sl、S2、S3、S4为与4个快速二极管Dl、D2、D3、D4组成，2个开 关S2、S4是主功率开关，2个开关S1、S3是辅助功率开关，S2主功率开关的输出极与Sl开关的 输入极相连，主功率开关S2的输入极与辅助开关Sl的输出极并联在恒功率变换装置的输出 端上，运2个开关连接的电路叫左桥臂，左桥臂的公共接点与负载的一端连接，主开关S4与 辅助开关S3按左桥臂的组合方法形成右桥臂且与左桥臂并联，右桥臂的公共点接负载的 另一端;H桥左右桥臂接在恒功率变换装置输出正端的叫H桥的上臂，接在恒功率变换装置 输出负端的叫H桥的下臂，左桥臂上臂与右桥臂上臂的开关为主功率开关，左桥臂与右桥臂 下臂的开关是辅助功率开关;在H型桥的4个开关51、52、53、54上分别并联一个快速二极管 01、02、03、04,4个开关51、52、53、54上的控制端分别是:61、62、63、64;
[0013] H桥开关控制器包括:基准源取绝对值电路、电流采样取绝对值电路、电压采样取 绝对值电路、电流误差放大电路、电压误差放大电路、PWM发生电路、H桥开关换向选通电路、 PWM放大电路和H桥驱动隔离放大电路9部分;基准源取绝对值电路:包括输入端in 1，输出端 OUtl;电流采样取绝对值电路:包括输入端in2,输出端out2;电压采样取绝对值电路:包括 输入端in3,输出端out3;电流误差放大电路:包括同相输入端in+，反相输入端in-，输出端 OUt-C;电压误差放大电路:包括同相输入端in+，反相输入端in-，输出端OUt-V;P丽发生电 路:包括同相输入端in+，输出端PWM-OUt; H桥开关换向选通电路:换向输入端i n+/ i n+，正向 选通开启输出端out+，负向选通开启输出端out-; PWM放大电路包括输入和输出端;=个输 入端分别是PWM输入端、PWM放大电路正输入端和PWM放大电路负输入端;输出端分别是:PWM 1、P丽2、P丽3、PWM 4;H桥驱动隔离放大电路:包括隔离放大输入端DRV-il、DRV-i2、DRV-i3 和 DRV-i4,隔离放大输出端为 DRV01、DRV02、DRV03 和 DRV04;
[0014] 外部基准源的输出与基准源取绝对值电路的输入端ini连接，输出OUtl端与电流 误差放大电路的同相输入端in+连接；
[0015] 电流传感器的输出与电流采样取绝对值电路的输入端in2连接，电流采样取绝对 值电路的输出端〇ut2与电流误差放大电路的反相输入端in-连接；电流误差放大电路的输 出端OUt-C与电压误差放大电路的同相输入端in+连接；
[0016] 电压采样电路的输出端与电压采样取绝对值电路的输入端in3连接，电压采样取 绝对值电路的输出端〇ut3与电压误差放大电路的反相输入端in-连接，电压误差放大电路 的输出端OUt-V与PWM发生电路的同相输入端in+连接;PWM发生电路输出端PWM-OUt连接PWM 放大电路的PWM输入端；
[0017] H型换向桥开关选通电路的换向输入端in+/in+，端与外部基准源输出端连接，选 通电路正向开启输出端out+与HVM放大电路正输入端连接，选通电路负向开启输出端OUt-与P歷放大电路负输入端连接;PWM放大输出端PWMUPWM 2、PWM 3、PWM 4分别与H桥驱动隔 离放大电路输入端03￥-11、01?￥-12、01?￥-13、01?￥-14连接，隔离放大输出端01^)1、01?￥02、 DRVO 3、D